相变储能-热电制冷复合装置：设计与有限元分析

"相变储能-热电制冷复合热控装置的设计和有限元分析，缪方雷，邓元，卫星等太空设备内部的发热组件需要良好的温度控制，热电器件具有体积小、重量轻、制冷迅速、无运动部件、结构牢固等优点，基于相变材料储能特性的相变储能装置，设计了一种结合相变储能技术和热电效应的制冷-发电装置，有限元分析显示该装置能在不同热负载下对处理器单元进行有效制冷。" 在航天领域，卫星和其他太空设备中的发热组件的温度控制是一项至关重要的任务，因为这些设备对于制冷系统的体积、重量以及可靠性有着极高的要求。传统的机械式制冷系统可能无法满足这些苛刻条件。热电器件，如热电制冷器（Thermoelectric Coolers，TECs），以其独特的优势脱颖而出。它们体积小巧、重量轻、制冷速度快、无运动部件、结构坚固，这些特性使其成为太空设备理想的制冷解决方案。 本研究中，科研人员缪方雷、邓元等人提出了一种创新的设计——结合了相变储能技术（Phase Change Material, PCM）和热电效应的复合热控装置。相变材料在固态和液态之间的转变过程中可以吸收或释放大量热量，这一特性使得相变储能装置在充放热过程中具有可循环性且密封性良好，能有效地减少与环境的热交换，从而提高能源利用效率。将这种储能装置作为热电器件的散热器，可以进一步优化制冷效果。 研究人员设计的原型装置厚度为44.1毫米，总重量仅为378克，设计目标是实现50分钟的制冷时间。通过有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）模拟了该装置在不同热负载条件下的温度场分布，结果表明，无论在何种热负荷情况下，该装置都能有效地对处理器单元进行冷却，确保设备的正常运行。 这项工作不仅在理论上提出了新的设计理念，还通过实际的有限元分析验证了其可行性，对于未来太空设备的热管理提供了新的思路和技术支撑。关键词包括制冷工程、热电效应、相变材料以及有限元分析，这些关键词涵盖了该研究的主要技术领域和方法。这项研究为太空设备的热控技术带来了重要的进展，具有很高的应用潜力。